Радиолярит — это кремнистая , сравнительно твердая, мелкозернистая, похожая на кремень и однородная осадочная порода , состоящая преимущественно из микроскопических остатков радиолярий . Этот термин также используется для обозначения затвердевших радиоляриевых илов и иногда как синоним радиоляриевой земли. Однако ученые, изучающие Землю, обычно считают радиоляриевую землю неконсолидированным эквивалентом радиолярита. Радиоляриевый кремень — это хорошо слоистый, микрокристаллический радиолярит, имеющий хорошо развитый кремнистый цемент или основную массу. [1]
Радиоляриты — это биогенные, морские, тонкослоистые осадочные породы. В слоях наблюдается чередование обломочных зерен слюды , раковин радиолярий, карбонатов и органических пигментов . Глинистые минералы обычно не встречаются в большом количестве. Радиоляриты, залегающие на относительно небольшой глубине, могут перемежаться с карбонатными слоями. Однако чаще всего радиоляриты представляют собой пелагические, глубоководные отложения.
Радиоляриты — очень хрупкие породы, их трудно раскалывать. Они ломаются раковисто, с острыми краями. Во время выветривания они распадаются на небольшие прямоугольные кусочки. Цвета варьируются от светлого (беловатого) до темного (черного) через красные, зеленые и коричневые оттенки.
Радиоляриты в основном состоят из раковин радиолярий и их фрагментов. Скелетный материал состоит из аморфного кремнезема ( опал А ). Радиолярии — морские планктонные протисты с внутренним скелетом. Их размеры варьируются от 0,1 до 0,5 миллиметров. Среди их основных отрядов можно выделить альбайеллярии, эктинарии, сферические спумеллярии и капюшоновидные насселлярии .
По данным Такахаши (1983), радиолярии остаются в эвфотической зоне (продуктивный поверхностный слой до глубины 200 метров) на 2–6 недель , прежде чем они начнут тонуть. [2] Их погружение на глубину 5000 метров в океанской воде может занять от двух недель до 14 месяцев. [3]
Как только протист умирает и начинает разлагаться, растворение кремния влияет на скелет. Растворение кремния в океанах идет параллельно кривой температура/глубина и наиболее эффективно в верхних 750 метрах водной толщи , ниже оно быстро уменьшается. Достигнув границы раздела осадок/вода, растворение снова резко увеличивается. Несколькими сантиметрами ниже этой границы растворение продолжается также в осадке, но с гораздо меньшей скоростью.
На самом деле удивительно, что какие-либо радиоляриевые тесты вообще выживают [ нужна ссылка ] . По оценкам, в радиоляриевых илах сохраняется всего лишь один процент исходного скелетного материала. Согласно Данбару и Бергеру (1981) [4], даже эта минимальная сохранность в один процент обусловлена лишь тем фактом, что радиолярии образуют колонии и что они иногда внедряются в фекальные шарики и другие органические агрегаты. Органические оболочки служат защитой для тестовых образцов (Кейси и др., 1979) [ нужна ссылка полностью ] и предохраняют их от растворения, но, конечно, ускоряют время погружения в 10 раз.
После осаждения диагенетические процессы начинают влиять на свежеотложенный осадок. Скелеты кремнезема вытравливаются, и исходный опал А медленно начинает трансформироваться в опал СТ (опал с кристаллитами кристобалита и тридимита ). С повышением температуры и давления трансформация продолжается до халцедона и, наконец, до стабильного, скрытокристаллического кварца . Эти фазовые изменения сопровождаются уменьшением пористости ила, что проявляется в уплотнении осадка.
Уплотнение радиоляритов зависит от их химического состава и положительно коррелирует с исходным содержанием SiO 2 . Коэффициент уплотнения обычно варьируется от 3,2 до 5, что означает, что 1 метр консолидированного осадка эквивалентен 3,2–5 метрам ила. Например, альпийские радиоляриты верхней юры показывают скорость седиментации от 7 до 15,5 метров/миллион лет (или от 0,007 до 0,0155 миллиметров/год), что после уплотнения эквивалентно 2,2–3,1 метрам/миллион лет. Для сравнения, радиоляриты гор Пиндос в Греции дают сопоставимое значение от 1,8 до 2,0 метров/миллион лет, тогда как радиоляриты Восточных Альп имеют довольно низкую скорость седиментации — 0,71 метра/миллион лет. [5] Согласно Iljima et al. 1978 г. Триасовые радиоляриты центральной Японии показали исключительно высокую скорость осадконакопления: от 27 до 34 метров/миллион лет. [6]
Современные неконсолидированные радиоляриевые илы имеют скорость седиментации от 1 до 5 метров/млн лет. [7] В радиоляриевых илах, отложенных в экваториальной Восточной Атлантике, было измерено 11,5 метров/млн лет. В областях апвеллинга, таких как у побережья Перу, были зарегистрированы чрезвычайно высокие значения в 100 метров/млн лет [ требуется ссылка ] .
Мнение о том, что радиоляриты в основном отлагаются в пелагических , глубоководных условиях, больше не может быть утверждено. Слои, обогащенные радиоляриями, встречаются даже в мелководных известняках , таких как известняк Solnhofen и формация Werkkalk в Баварии . Что, по-видимому, важно для сохранения радиоляриевых илов, так это то, что они отлагаются значительно ниже основания штормовой волны и ниже струй эрозионных поверхностных течений. Радиоляриты без каких-либо карбонатов, скорее всего, отложились ниже глубины компенсации кальцита (CCD). Следует иметь в виду, что CCD не была стационарной в геологическом прошлом и что она также является функцией широты . В настоящее время CCD достигает максимальной глубины около 5000 метров вблизи экватора . [8]
Характерная полосчатость и лентовидная слоистость, часто наблюдаемые в радиоляритах, в первую очередь обусловлены изменением притока осадка, который вторично усиливается диагенетическими эффектами. В простой двухкомпонентной системе глина/кремнезем с постоянным притоком глины ритмично меняющиеся цветки радиолярий ответственны за создание глиняно-кремнистого переслаивания. Эти чисто осадочные различия усиливаются во время диагенеза, когда кремнезем покидает глинистые слои и мигрирует к горизонтам, богатым опалом. Возникают две ситуации: при высоком поступлении кремнезема и постоянном глинистом фоне седиментации образуются толстые слои кремня. С другой стороны, когда поступление кремнезема постоянно, а сигнал глины меняется ритмично, накапливаются довольно толстые глинистые полосы, прерываемые тонкими полосами кремня. Добавляя карбонаты в качестве третьего компонента, можно создавать сложные последовательности, поскольку кремнезем несовместим не только с глинами, но и с карбонатами. Во время диагенеза кремнезем в слоях, богатых карбонатом, начинает сжиматься и коагулировать в ленты, конкреции и другие нерегулярные конкреции. В результате возникают сложные слоистые соотношения, которые зависят от начального соотношения глины/кремнезема/карбоната и временных изменений отдельных компонентов в процессе седиментации.
Самые древние известные радиоляриты происходят из верхнего кембрия Казахстана . [9] Радиоляриевый ил осаждался здесь в течение 15 миллионов лет в нижнем ордовике . Глубоководные осадки отлагались вблизи палеоэкватора и связаны с остатками океанической коры . Датирование проводилось с помощью конодонтов . В более богатых известью участках были идентифицированы четыре ассоциации радиоляриевой фауны. Самая старая, довольно обедненная фауна датируется далеко за пределами второго этапа ордовика (арениг). Самая молодая фауна состоит уже из 15 различных таксонов и относится к пятому этапу (нижний карадок). [10]
В среднем ордовике (верхний дарривилийский ярус ) радиоляриты образовались около Баллантрэ в Шотландии . Здесь радиоляритовые кремни залегают на спилитах и вулканических породах. Радиоляриты также встречаются в близлежащих Южных возвышенностях , где они связаны с подушечной лавой .
За шотландскими радиоляритами следуют отложения в Ньюфаундленде из среднего и верхнего ордовика. Например, красный Strong Island Chert залегает на офиолитах .
На границе силура и девона черные кремни (местные названия — лидиты или кремнистые сланцы ) образовались из радиолярий, главным образом в районе Франконского леса и в Фогтланде в Германии .
Большое значение имеют новакулиты из Арканзаса , Оклахомы и Техаса , которые отложились в конце девона. Новакулиты представляют собой молочно-белые, тонкослоистые кремни большой твердости; они подверглись низкосортному метаморфизму во время орогении Уошито . Их минералогия состоит из микрокварца с размером зерен от 5 до 35 мкм. Микрокварц получен из склер губок и раковин радиолярий.
В течение миссисипского периода черные лидиты отлагались в Рейнском массиве в Германии . [11] Нижняя пермь Сицилии содержит радиоляриты в известняковых олистолитах, [12] в тот же период радиоляриты были зарегистрированы в северо-западной Турции (комплекс Каракая Понтид). Радиоляриты из зоны филлитов Крита датируются средней перми . [ 13 ] Радиоляриты из покровов Хавасина в Омане завершили конец перми . [14] К концу палеозоя радиоляриты образовались также вдоль южной окраины Лавразии около Машада в Иране . [15]
В триасовом периоде ( верхний норийский и рэтский ) кремнистые, пластинчатые известняки отлагались в Тетическом регионе , примером чего является Hornsteinplattenkalk формации Frauenkogel в южных Караванках Австрии . [16] Они состоят из переслаивающихся кремней и микритов, разделенных нерегулярными, неплоскими поверхностями напластования. Кремнистые горизонты произошли из слоев известняка, богатого радиоляриями, которые впоследствии подверглись окремнению. Похожие отложения в Греции включают слои с известковыми турбидитами . На местных горстах и выше по склону эти отложения претерпевают фациальные изменения в красные, богатые радиоляриями, содержащие аммонит известняки. [17] В центральной Японии богатые глиной радиоляриты откладывались в виде слоистых кремней в верхнем триасе. Их осадочная среда представляла собой мелководное окраинное море с довольно высокими скоростями накопления 30 метров/млн лет. Помимо радиолярий, в этих отложениях очень заметны спикулы губок. [6]
Начиная с верхнего байоса ( средняя юра ) радиоляриты накапливались в Альпах . Начало осадконакопления было диахронным, но конец в нижнем титоне был довольно резким. Эти альпийские радиоляриты относятся к группе радиоляритов Рупольдинга ( RRG ) и встречаются в Северных известковых Альпах и в Пеннинских горах Франции и Швейцарии ( Граубюнден ) . С ними связаны радиоляриты Корсики . Радиоляриты Лигурийских Апеннин появляются несколько позже, ближе к концу юры.
Начиная со средней юры радиоляриты также формировались в тихоокеанском регионе вдоль западного побережья Северной Америки , примером чего является комплекс Франциска . Радиоляриты последовательности Грейт-Вэлли моложе и имеют верхнеюрский возраст.
Радиоляриты Калифорнии параллельны радиоляритовому осадконакоплению в экваториальной западной части Тихого океана к востоку от Марианской впадины . Накопление радиоляритового ила на юрской океанической коре было непрерывным здесь с келловея и продолжалось до конца валанжина . [ 18]
Радиолярит Виндалия — нижнемеловая ( аптская ) формация в Западной Австралии . Формация содержит обильные окаменелости фораминифер , радиолярий и известкового нанопланктона [19] Местами добывают разноцветный опаловый до халцедонового радиолярит , который используют в качестве поделочного камня под названием моокаит [20] В то же время радиоляриты откладывались на мысе Марин-Хедлендс около Сан-Франциско .
Радиоляриты верхнего мела можно найти в горах Загрос и в горах Троодос на Кипре ( кампанский ярус ). Радиоляриты северо-западной Сирии очень похожи на те, что встречаются на Кипре, и, вероятно, имеют тот же возраст. Красные радиоляритовые глины, связанные с марганцевыми конкрециями, встречаются на Борнео , в Роти , Сераме и Западном Тиморе . [21]
Хорошим примером кайнозойских радиоляритов являются радиоляриевые глины с Барбадоса , обнаруженные в пределах Океанической группы. Группа отложилась в диапазоне от раннего эоцена до среднего миоцена на океанической коре, которая сейчас погружается под островную дугу Малых Антильских островов . [22] Более молодые радиоляриты неизвестны – вероятно, потому, что у более молодых радиоляриевых илов не было достаточно времени для консолидации.
Радиолярит — очень твердая порода, поэтому его широко использовали в доисторической технике и называли «железом палеолита». Из него изготавливали топоры , лезвия , сверла и скребки . Однако режущие кромки этих инструментов несколько менее острые, чем у кремня .
